JP4959124B2

JP4959124B2 - エレベータの制御装置および制御方法

Info

Publication number: JP4959124B2
Application number: JP2004297132A
Authority: JP
Inventors: 健作山根; 忠伊藤; 雅純浦田
Original assignee: Otis Elevator Co
Current assignee: Otis Elevator Co
Priority date: 2004-10-12
Filing date: 2004-10-12
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2024-10-12
Also published as: JP2006111358A

Description

本発明は、エレベータの運行効率を重視すべき状況、又は乗り心地や消費電力効率化を重視すべき状況等の各種状況に適合した運転を行うことができるエレベータの制御装置および制御方法に関する。

図４に、複数台のエレベータが一つの乗り場を共有するように構成されたエレベータ装置の一例を示す。図４において１は、ビル内に複数（この例では４本）並設され、かご２が走行する昇降路である。

３は釣り合いおもり（カウンターウェイト）であり、主ロープ（駆動ロープ）４によってかご２と結合されている。この主ロープ４は、昇降路１上方の機械室５に設置された巻上機６の綱車（シーブ）６ａに巻掛けられている。

尚、機械室５には巻上機６、制御盤７等の各種設備が配設されている。

８は、主ロープ４とバランスをとるための釣り合いロープである。

９はかご２内に設けられたかご操作盤であり、かご行き先指定ボタン等を有している。１０は荷重を検出するためのはかり装置（ロードウェイングデバイス）である。

上記の各装置は複数の昇降路１に各々同様に設けられている。尚図４の複数台のエレベータの管理、制御は制御盤７内に設置された群管理制御部が行っている。

一般にエレベータの運転に関しては様々な状況、電力、設備環境等が存在し、それらの状況に合わせて、エレベータの運行効率を重視すべき場合（例えば走行時間短縮）や、乗り心地や消費電力効率化を重視すべき場合（例えば速度、加速度、加加速度の低減）がある。

例えばエレベータの運行効率を重視すべき状況としては次の場合が挙げられる。
（１）複数台のエレベータが一つの乗り場を共有するグループのエレベータ（例えば図４のエレベータ）において、これらを管理する群管理制御部が出力した分散待機指令により走行する場合。分散待機指令とは、かご内行き先ボタン及び乗り場かご呼びボタンの入力が無いときにかごを分散して待機させる指令である。
（２）エレベータの走行距離が長い、いわゆるロングラン（標準加速度で最高速度に到達する走行行程）の場合。
（３）平日の出退勤時間や休日の午後などのピーク時間帯や、極めて混雑している場合。
（４）既設ビルの既設エレベータで輸送力増強の為、エレベータの加速度を上げる場合。

また例えば乗り心地や消費電力効率化を重視すべき状況としては次の場合が挙げられる。
（５）電力需要のピークをカットしたい時
エレベータは加速時に定格速度走行時の１．５倍から４倍程度の電力を必要とする。
（５−１）夏季など、冷房需要でビルの受電設備の容量や電力会社との契約電力に対して余裕がないとき、エレベータを起動するとその瞬間に受電設備の容量や電力会社との契約を超えてしまう可能性がある。その結果、受電設備の遮断器がトリップしてビル全体が停電してしまったり、電力会社から超過分の料金を請求されたりしてしまう。

従来はエレベータの使用の自粛や部分的に運転を停止したりして対応していたが、これでは階段を使用せざるを得ず、階段の使用が難しい「弱者」への配慮に欠けたものであった。
（５−２）ビル新築計画で電力設備の小型化により設備費用を抑制する場合。
（５−３）既設ビルでエレベータ取り替えの際に建物の電気設備に限界がある場合。
（６）ショートラン（標準加速度で最高速度に到達しない走行行程）時
エレベータが各階に停止、またはそれに準ずる短距離走行を繰り返す場合、長い区間乗車する乗客は、頻繁な加減速に気分を悪くする場合がある。
（７）エレベータ駆動用モータの起動トルクが大きくなるとき
例えば、次のような場合が挙げられる。

主ロープ４よりも釣り合いロープ８の重量が大きい場合に途中階から上方にスタートするとき。すなわち、かご側ロープと釣り合い重り側ロープの重量の差は、起動トルクとして加算される。従って、駆動ロープより補償ロープの重量が大きい場合は、かごが途中階にある場合の方が下方階にある場合よりも、かご側に位置するロープの総重量は重くなる。この場合、かごを上昇させるときの起動トルクが大きくなる。

尚下記特許文献１には、かご内負荷に基づいて加加速度（加速度の時間変化率）を制御することが記載されている。
特開２００４−１０３３５号公報

従来、ある定格速度のエレベータにおいて、走行時間を短縮する為には、速度、加速度、加加速度を高めることが有効である反面、かご内に乗客がいる場合、乗り心地に悪影響を及ぼすという課題がある。

従来のエレベータは、かご内乗客の有無・混雑度、その他の運転状況等を考慮することなく、通常時は同じ速度、加速度、加加速度で走行していた。すなわち従来のエレベータ装置においては、運行効率を重視すべき前記（１）〜（４）の状況下で、速度、加速度、加加速度を高めて走行時間を短縮することはなされていなかった。

このため前記（１）の場合、かごが分散待機位置まで到達する時間が長くなり、運行効率は悪いものであった。

また前記（２）の場合、走行距離が長いロングラン時に走行時間を短縮することができないものであった。

また前記（３）の場合、ピーク時間帯や極めて混雑しているときに、混雑した乗客を全て目的階に運ぶのに時間がかかっていた。

また前記（４）の場合、輸送力を増強することができないものであった。

また従来のエレベータ装置においては、乗り心地や消費電力の効率化を重視すべき、前記（５）〜（７）の状況下で速度、加速度、加加速度を低減して、乗り心地の良い運転を可能とするとともに、電力需要の低減化を図ることはなされていなかった。

このため前記（５）の場合、電力需要の低減化や省電力を図ることができないものであった。

また前記（６）の場合、走行距離が短いショートランであっても通常の速度、加速度、加加速度で運行されるため、長い区間乗車する乗客にとって頻繁な加減速を感じ、乗り心地は悪いものであった。

また前記（７）の場合、エレベータ駆動用のモータの起動トルクが大きいときでも通常の加速度、加加速度で運転することになり、消費電力が大となるものである。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものでその目的は、エレベータの運行効率を重視すべき状況、又は乗り心地や消費電力効率化を重視すべき状況等の各種状況に適合した運転を行うことができるエレベータの制御装置および制御方法を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明のエレベータ制御装置は、エレベータおよびその周辺設備の各種状況に応じて、エレベータの加速度、加加速度を制御する制御手段を備え、前記制御手段は、一つの乗り場を共有する複数台グループのエレベータを管理する群管理制御部が、エレベータに分散待機指令を発したときに、第１のエレベータが１階に到着したときに第２のエレベータが最下階に停止中であるか否かを判定し、該判定の結果、第２のエレベータが最下階に停止中ではない場合は第１のエレベータを最下階で待機させる指令を発し、第２のエレベータが最下階に停止中である場合は前記第１又は第２のエレベータを上方階に移動させる指令を発し、当該エレベータのかご内荷重が一定値以下の場合に当該上方階までのエレベータ走行の加速度、加加速度を通常よりも高くすることを特徴としている。

また、本発明のエレベータの制御方法は、一つの乗り場を共有する複数台グループのエレベータを備えたエレベータの制御方法において、前記エレベータのかご内行き先ボタンおよび乗り場かご呼びボタンの入力が無いときに前記エレベータに対して分散待機指令を発する分散待機指令発令段階と、前記分散待機指令が発せられた場合に、第１のエレベータが１階に到着したときに第２のエレベータが最下階に停止中であるか否かを判定する第１の判定段階と、前記第１の判定段階により、第２のエレベータが最下階に停止中ではないと判定された場合に第１のエレベータを最下階で待機させる指令を発する段階と、前記第１の判定段階により、第２のエレベータが最下階に停止中であると判定された場合に前記第１又は第２のエレベータを上方階に移動させる指令を発する段階と、当該エレベータのかご内荷重が一定値以下か否かを判定する第２の判定段階と、前記第２の判定段階により、前記荷重が一定値以下と判定された場合に当該上方階までのエレベータ走行の加速度、加加速度を通常よりも高く制御する制御段階とを備えたことを特徴としている。

また前記制御手段は、エレベータかごが乗場かご呼びに応答した回数に基づく当該エレベータの稼働率から超混雑時か否かを判断し、超混雑時と判断された場合、当該エレベータ走行の加速度、加加速度を通常よりも高くすることを特徴としている。

また通常運転とピーク電力抑制運転の各運転モードを切り換える運転モード切換手段を備え、前記制御手段は、冷房需要で受電設備容量や電力会社との契約電力に対して余裕がないときか、又は冷房需要が問題になる時間帯になったときか、又は気温と連動して前記運転モードをピーク電力抑制運転モードに切り換え、該切り換えられたときに、前記加速度、加加速度を通常よりも低くすることを特徴としている。

（１）請求項１、２、３に記載の発明によれば、エレベータの運行効率を重視すべき状況において、エレベータの加速度、加加速度を高く制御することができるので、走行時間が短縮されエレベータの運行効率が高められる。

また分散待機する際に、待機位置までの走行時間が短縮され、エレベータの運行効率が向上する。

またかごの稼働率等から超混雑時であると判断された場合にエレベータの走行時間を短縮することができる。

（２）また請求項４に記載の発明によれば、エレベータの乗り心地や消費電力効率化を重視すべき状況において、エレベータの加速度、加加速度を低く制御することができるので、乗り心地の良い運転が可能となるとともに、電力需要の低減化を図ることができる。

例えば夏季など、冷房需要でビルの受電設備の容量や電力会社との契約電力に対して余裕がない場合や、その他ビル設備の事情により電力需要を抑える必要がある場合に、エレベータの加速度、加加速度を低く制御することによって、消費電力を低減することができる。

またエレベータが各階に停止、またはそれに準ずる短距離走行を繰り返す、いわゆるショートラン（標準加速度で最高速度に到達しない走行行程）の場合、加速度、加加速度を低く制御することによって、良好な乗り心地が確保され、これによって長い区間乗車する乗客が頻繁な加減速により気分を悪くするような事態には陥らない。

また運転モード切換手段を設けたので、電力需要のピークをカットしたい場合に、運転モードをピーク電力抑制運転モードに切り換えて、加速度、加加速度を低く制御することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。図１は一台のエレベータの装置の主要部の構成を表し、図２は複数台のエレベータの装置（例えば図４の装置）の主要部の構成を表しており、図４と同一部分は同一符号をもって示している。

図１において、エレベータのかご２と釣り合いおもり３は主ロープ４により結合され、主ロープ４は、エレベータ駆動用のモータ（図示省略）の軸に直結された綱車６ａに巻掛けられている。

かご２内の例えばかご操作盤にはかご行き先指定ボタン３４と、通常運転モードおよびピーク電力抑制運転モードを切り換える運転モード切換スイッチ３５とが設けられている。

この運転モード切換スイッチ３５はエレベータの監視室（ビルの集中管理室）４０にも設けられている。

５０は１台のエレベータの制御装置を示し、該装置内の５１は、乗り場かご呼びボタン１７、かご２内のかご行き先指定ボタン３４、かご２内又は監視室４０内の運転モード切換スイッチ３５の信号が入力され、かご２の行き先を制御するかご行き先制御部である。

５２は、かご２内の荷重を検出するかご内荷重検出部であり、かご２に設けた図示しないはかり装置の検出信号に基づいて荷重を検出する。

５３は、かご行き先制御部５１のかご行き先制御出力およびかご内荷重検出部５２の荷重検出出力に基づいて、速度、加速度、加加速度のパターンを決定する速度パターン制御部である。

５４は、速度パターン制御部５３により決定された速度、加速度、加加速度のパターンで、巻上機の綱車６ａに直結されたモータ（図示省略）を駆動するモータ駆動装置である。

また複数台のエレベータ装置を示す図２において、６０は、複数台のエレベータの各制御装置５０ａ〜５０ｃ（図１の制御装置５０と同様に構成される制御装置）を管理、制御する群管理制御部である。

図２において図１と同一部分は同一符号をもって示している。

上記のように構成された装置において、まずエレベータの運行効率を重視すべき状況で速度、加速度、加加速度を上げる場合について説明する。
（１）図２、図４の一つの乗り場を共有する複数台グループのエレベータ装置において、あるかごが、かご２内のかご行き先指定ボタン３４の入力が無く、応答が必要な乗り場かご呼びボタン１７の入力もない場合、群管理制御部６０は、乗り場かご呼びに対する応答速度を速めるために、分散待機を行うよう該当かごのかご行き先制御部に指令を発する。

この分散待機指令を受信したかご行き先制御部（５１ａ〜５１ｃのいずれか）は、エレベータの運行効率を高める為、通常時よりも高い加速度、加加速度で走行するよう速度パターン制御部５３に指令する。

尚この際かご２内に人が乗っていないと判断するため、かご内荷重検出部５２の荷重情報を使用しても良い。

この分散待機時の制御は、例えば図３のような手順で行われる。図３はＡ号機、Ｂ号機械の２台並列グループのエレベータの場合に群管理制御部６０、かご行き先制御部（５１ａ〜５１ｃのうちいずれか２つ）、速度パターン制御部５３のコンピュータが行う制御のフローを示している。

まずステップＳ₁においてＡ号機が１階に到着すると、ステップＳ₂においてＢ号機が最下階に停止中であるか否かが判定される。その判定結果がＮＯであればＡ号機を最下階で待機させる（ステップＳ₃）。

次にステップＳ₄において、Ａ又はＢ号機を上方階で待機させる指令を発する。そしてステップＳ₅においてかご内荷重が一定値以下であるか否かを判定し、その判定結果がＮＯであれば通常の加速度・加加速度で上方階へ移動させる（ステップＳ₆）。

またステップＳ₅の判定結果がＹＥＳの場合は、ステップＳ₇において高い加速度・加加速度で上方階に移動させる。

これによって分散待機時の移動時間が短縮され、待ち時間が低減する。
（２）ロングラン時
１．かご行き先制御部５１ａ〜５１ｃは、かご２の現在位置と行き先階とから走行距離を算出する。

２．算出した走行距離が、予め設定した値以上の場合、通常時よりも高い加速度、加加速度で走行させる制御を行う。

ロングランとは標準加速度で最高速度に到達する走行行程である。
（３）ピーク時
（３−１）通常ピーク時間帯
１．平日の出退勤時間、休日の午後などのピーク時間帯を予め群管理制御部６０に設定する。

２．群管理制御部６０は、ピーク時間帯になったことを検出すると、かご行き先制御部５１ａ〜５１ｃに信号を出力する。

３．かご行き先制御部５１ａ〜５１ｃは、この信号を受信した場合、かご２の現在位置（例えばエレベータ駆動用のモータに設けられたロータリーエンコーダの検出信号に基づく）と、行き先とから走行距離を計算し、ロングランかショートランかを判断する。

４．かご行き先制御部５１ａ〜５１ｃは、下記表１のような速度・加加速度で走行するよう速度パターン制御部５３に指令する。

定義
ロングラン：標準加速度で最高速度に到達する走行行程
ショートラン：標準加速度で最高速度に到達しない走行行程
（３−２）超混雑時
１．群管理制御部６０は、かご２の稼働率（例えば乗り場かご呼びにかご２が応答した回数等に基づく）等から超混雑時か否かを判断する。

２．群管理制御部６０が、超混雑時と判断した場合、かご行き先制御部５１ａ〜５１ｃに信号を出力する。

３．かご行き先制御部５１ａ〜５１ｃは、この信号を受信した場合次の表２のような加速度・加加速度で走行するよう速度パターン制御部５３に指令する。

（４）既設ビルの既設エレベータで輸送力を増強させる時
この場合にエレベータの加速度を上げることによって輸送力が増強する。

上記のように、エレベータの運行効率が重視される（１）〜（４）の状況において、加速度、加加速度を上げることにより短縮される走行時間の一例を下記に示す。

例えば速度：３０００ｍｍ／ｓ、走行距離：５０ｍの場合、加速度を７００ｍｍ／ｓ²、加加速度を７００ｍｍ／ｓ³とした時の走行時間は、１８．７ｓｅｃであるのに対し、加速度を１０００ｍｍ／ｓ²、加加速度を１５００ｍｍ／ｓ³とした時の走行時間は、１６．６ｓｅｃとなり、２ｓｅｃ以上短縮される。

この例からわかるように、群管理全体の効率として考えた場合は、かなりの待ち時間短縮が期待される。

次に、走行時間短縮よりも、乗り心地・消費電力の効率化を重視すべき状況で速度、加速度、加加速度を下げる場合について説明する。
（５）電力需要のピークをカットしたい時
（５−１）夏季など、冷房需要でビルの受電設備の容量や電力会社との契約電力に対して余裕がないとき。

運転モード切換スイッチ３５が「ピーク電力抑制運転」モードに切り換えられたときは、下記表３のようにアクセルを低く設定することにより、起動時の動力を抑制する。

また運転モード切換スイッチ３５に関して、以下のような設定方法が考えられる。

・ビルオーナまたは管理会社による手動設定
・冷房需要が問題になる時間帯をタイマで設定し、その時間帯になったらピーク電力抑制運転モードに切り換え
・気温と連動して設定し、運転モードを切り換え

また下記の場合も、電力需要をカットするためアクセルを低く設定する。この場合、上記切換スイッチ３５は不要である。
（５−２）ビル新築計画で電力設備の小型化による設備費用を抑制する場合。
（５−３）既設ビルでエレベータ取り替えの際に建物の電気設備に限界がある場合。

上記のように電力需要のピークをカットしたい時であっても、エレベータの使用自粛や部分的に運転を停止する等の措置をとらなくても済み、階段の使用が難しい「弱者」への配慮も考慮した適切な対策となる。
（６）ショートラン（標準加速度で最高速度に到達しない走行行程）時
１．かご行き先制御部５１ａ〜５１ｃは、かご２の現在位置と行き先階とから走行距離を算出する。

２．算出した走行距離が、予め設定した値以下の場合、通常時よりも低い加速度、加加速度で走行させる。

これによって乗り心地が、従来よりも著しく改善される。
（７）エレベータ駆動用モータの起動トルクが大きくなるとき
エレベータ駆動用のモータのトルクは下記式（１）のようになる。

モータのトルク∝（積載率−オーババランス率）×定格積載＋かご側ロープ（釣り合いロープ８含む）重量−カウンターウェイト側ロープ（釣り合いロープ８含む）重量＋質量×加速度…（１）
但し、オーババランス率は定格積載に対するカウンタウェイト重量の割合である。

前記式（１）右辺の第１項は積載率の関数であり、積載率はロードセルによる計測によって得られ、残りの数値は既知である。式（１）の第２、第３項は位置の関数であり、エレベータのかご２がどの位置にあるかという情報があれば算出できる。式（１）の第４項も積載の関数である。

この式（１）により算出したモータの起動トルクが予め設定した制限値を超える場合は、制限値に見合った加速度を逆算する。

尚本発明は、加速度、加加速度に限らず、減速の場合も前記同様に制御を行うものである。

また本発明を複数台エレベータに適用する場合、図４の構成に限らず他の構成のエレベータ装置にも適用できる。

本発明の一実施形態例を表す構成図。本発明の他の実施形態例を表す構成図。本発明の実施形態例における分散待機時の制御のようすを示すフローチャート。本発明が適用され、一つの乗り場を共有する複数台グループのエレベータ装置の一例を示す構成図。

符号の説明

２…かご
３…釣り合いおもり
４…主ロープ
６…巻上機
６ａ…綱車
８…釣り合いロープ
１７…乗り場かご呼びボタン
３４…かご行き先指定ボタン
３５…運転モード切換スイッチ
４０…監視室
５０、５０ａ〜５０ｃ…制御装置
５１、５１ａ〜５１ｃ…かご行き先制御部
５３…速度パターン制御部
５４…モータ駆動装置
６０…群管理制御部

Claims

エレベータおよびその周辺設備の各種状況に応じて、エレベータの加速度、加加速度を制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、一つの乗り場を共有する複数台グループのエレベータを管理する群管理制御部が、エレベータに分散待機指令を発したときに、第１のエレベータが１階に到着したときに第２のエレベータが最下階に停止中であるか否かを判定し、該判定の結果、第２のエレベータが最下階に停止中ではない場合は第１のエレベータを最下階で待機させる指令を発し、第２のエレベータが最下階に停止中である場合は前記第１又は第２のエレベータを上方階に移動させる指令を発し、当該エレベータのかご内荷重が一定値以下の場合に当該上方階までのエレベータ走行の加速度、加加速度を通常よりも高くすることを特徴とするエレベータの制御装置。
一つの乗り場を共有する複数台グループのエレベータを備えたエレベータの制御方法において、
前記エレベータのかご内行き先ボタンおよび乗り場かご呼びボタンの入力が無いときに前記エレベータに対して分散待機指令を発する分散待機指令発令段階と、
前記分散待機指令が発せられた場合に、第１のエレベータが１階に到着したときに第２のエレベータが最下階に停止中であるか否かを判定する第１の判定段階と、
前記第１の判定段階により、第２のエレベータが最下階に停止中ではないと判定された場合に第１のエレベータを最下階で待機させる指令を発する段階と、
前記第１の判定段階により、第２のエレベータが最下階に停止中であると判定された場合に前記第１又は第２のエレベータを上方階に移動させる指令を発する段階と、
当該エレベータのかご内荷重が一定値以下か否かを判定する第２の判定段階と、
前記第２の判定段階により、前記荷重が一定値以下と判定された場合に当該上方階までのエレベータ走行の加速度、加加速度を通常よりも高く制御する制御段階とを備えたことを特徴とするエレベータの制御方法。
前記制御手段は、エレベータかごが乗場かご呼びに応答した回数に基づく当該エレベータの稼働率から超混雑時か否かを判断し、超混雑時と判断された場合、当該エレベータ走行の加速度、加加速度を通常よりも高くすることを特徴とする請求項１に記載のエレベータの制御装置。
通常運転とピーク電力抑制運転の各運転モードを切り換える運転モード切換手段を備え、
前記制御手段は、冷房需要で受電設備容量や電力会社との契約電力に対して余裕がないときか、又は冷房需要が問題になる時間帯になったときか、又は気温と連動して前記運転モードをピーク電力抑制運転モードに切り換え、該切り換えられたときに、前記加速度、加加速度を通常よりも低くすることを特徴とする請求項１に記載のエレベータの制御装置。